控制電機(jī)暫不講課件

1、控制電機(jī)暫不講課件 前面所討論的三相和單相異步電動(dòng)機(jī)，都是作為前面所討論的三相和單相異步電動(dòng)機(jī)，都是作為 動(dòng)力電機(jī)來使用的，主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換。動(dòng)力電機(jī)來使用的，主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換。 用于信號(hào)檢測(cè)、變換和傳遞的小功率電機(jī)稱為控用于信號(hào)檢測(cè)、變換和傳遞的小功率電機(jī)稱為控 制電機(jī)?？刂齐姍C(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是必不可少的。制電機(jī)。控制電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是必不可少的。 對(duì)控制電機(jī)的要求是：對(duì)控制電機(jī)的要求是： 可靠性高、精度高、響應(yīng)速度快?？煽啃愿摺⒕雀摺㈨憫?yīng)速度快。 常用的控制電機(jī)有：伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。常用的控制電機(jī)有：伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。 它們的功率一般小于它們的功率一般小于750

2、W。 本節(jié)重點(diǎn)介紹它們的特點(diǎn)和工作原理。本節(jié)重點(diǎn)介紹它們的特點(diǎn)和工作原理。 控制電機(jī)暫不講課件 伺服電動(dòng)機(jī)是把輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或角伺服電動(dòng)機(jī)是把輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或角 速度輸出，改變輸入電壓信號(hào)的大小或極性（相位）可速度輸出，改變輸入電壓信號(hào)的大小或極性（相位）可 以改變伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。以改變伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。 對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)的基本要求是：調(diào)速范圍寬，運(yùn)行對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)的基本要求是：調(diào)速范圍寬，運(yùn)行 特性接近線性，無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象（控制電壓消失，伺服電動(dòng)特性接近線性，無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象（控制電壓消失，伺服電動(dòng) 機(jī)能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)），能快速響應(yīng)。機(jī)能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)），能快速響應(yīng)。

3、伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分, ,交流伺服電動(dòng)機(jī)是兩交流伺服電動(dòng)機(jī)是兩 相異步電動(dòng)機(jī)。相異步電動(dòng)機(jī)。 直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的功率有所不同：直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的功率有所不同： 直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率大一些，一般可達(dá)幾百瓦；直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率大一些，一般可達(dá)幾百瓦； 交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率較小，一般為幾十瓦。交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率較小，一般為幾十瓦。 控制電機(jī)暫不講課件 直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種微型的直流電動(dòng)機(jī)。直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種微型的直流電動(dòng)機(jī)。 直流伺服直流伺服 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 定子定子 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子( (電樞電樞)重量較輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小重量較輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣

4、量小 永磁式永磁式 磁極是永久磁鐵磁極是永久磁鐵 電磁式電磁式 磁極是電磁鐵磁極是電磁鐵 鐵心鐵心 繞組繞組 具有很好的快速響應(yīng)特性具有很好的快速響應(yīng)特性 控制電機(jī)暫不講課件 T CC R C U n 2 Te a e 直流伺服電動(dòng)機(jī)常采用電樞控制方式，即磁通不變，直流伺服電動(dòng)機(jī)常采用電樞控制方式，即磁通不變， 通過改變電樞電壓來控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。通過改變電樞電壓來控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 U1 U2 U3 T n1 0 n T2 n2 n3 U1 U2 U3 電壓電壓U 越大，轉(zhuǎn)速越大，轉(zhuǎn)速 n 越高。越高。 對(duì)應(yīng)某一負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)某一負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī) 有一始動(dòng)電壓。

5、有一始動(dòng)電壓。 控制電機(jī)暫不講課件 （1）可控?zé)o自轉(zhuǎn)）可控?zé)o自轉(zhuǎn) 當(dāng)控制電壓當(dāng)控制電壓Uk= 0 時(shí)時(shí), 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n = 0； （2）靈敏度高）靈敏度高 轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向隨控制電壓的大小和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向隨控制電壓的大小和 （4）功率?。┕β市?通常為零點(diǎn)幾瓦通常為零點(diǎn)幾瓦 幾十瓦；幾十瓦； （5）運(yùn)行穩(wěn)定）運(yùn)行穩(wěn)定 n在在 ( (0 n0 之間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；之間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行； （6）起動(dòng)電壓?。┢饎?dòng)電壓小 Ust = UN (3 。 （3）響應(yīng)快速）響應(yīng)快速 由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大， 交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓為交流電壓交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓為交流電壓, 特點(diǎn)為：特點(diǎn)為

6、： 所以電動(dòng)機(jī)起動(dòng)快；所以電動(dòng)機(jī)起動(dòng)快； 極性而改變；極性而改變； 控制電機(jī)暫不講課件 交流交流 伺服伺服 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 定子定子 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子繞組定子繞組 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 定子鐵心定子鐵心 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 機(jī)座機(jī)座 籠形轉(zhuǎn)子籠形轉(zhuǎn)子 杯形轉(zhuǎn)子杯形轉(zhuǎn)子 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 控制繞組控制繞組 特點(diǎn)：特點(diǎn)：籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同普通籠型異籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同普通籠型異 步電動(dòng)機(jī)，只是轉(zhuǎn)子細(xì)而長，并采用高步電動(dòng)機(jī)，只是轉(zhuǎn)子細(xì)而長，并采用高 電阻率的導(dǎo)電材料作導(dǎo)條，以獲得較小電阻率的導(dǎo)電材料作導(dǎo)條，以獲得較小 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大電阻。的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大電阻。 杯型轉(zhuǎn)子可看成由無數(shù)導(dǎo)條并聯(lián)而成。杯型轉(zhuǎn)子可看

7、成由無數(shù)導(dǎo)條并聯(lián)而成。 兩種轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)的分析方法相同。兩種轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)的分析方法相同。 控制電機(jī)暫不講課件 當(dāng)只當(dāng)只在勵(lì)磁繞組上加入交流電壓在勵(lì)磁繞組上加入交流電壓 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流 if 產(chǎn)生產(chǎn)生脈振脈振磁場(chǎng)磁場(chǎng) f 。 ifik t 0 當(dāng)控制繞組也接入電源，即加上當(dāng)控制繞組也接入電源，即加上 控制電壓控制電壓, , 電流電流 ik 滯后滯后 if 90 產(chǎn)生產(chǎn)生 的磁場(chǎng)的磁場(chǎng) k 滯后滯后 f 90。因此。因此可建立可建立 起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)就可產(chǎn)生起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)就可產(chǎn)生 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子也就轉(zhuǎn)動(dòng)起來了。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子也就轉(zhuǎn)動(dòng)起來了。 工作原理與單相異步電動(dòng)機(jī)相

8、似。工作原理與單相異步電動(dòng)機(jī)相似。 控制繞組控制繞組 勵(lì)磁勵(lì)磁 繞組繞組 if Q C ik S f k 電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 勵(lì)磁繞組與勵(lì)磁繞組與控制繞組在空間位置控制繞組在空間位置 相差相差90。 控制電機(jī)暫不講課件 交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線與單相異步電動(dòng)機(jī)相似。交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線與單相異步電動(dòng)機(jī)相似。 有兩點(diǎn)不同：有兩點(diǎn)不同： 由于轉(zhuǎn)子電阻大，使臨界轉(zhuǎn)差率由于轉(zhuǎn)子電阻大，使臨界轉(zhuǎn)差率 sm= 1， 交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線的形狀接近一條直線；交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線的形狀接近一條直線； n T T T T + 0 1 n

9、T T T T + 0 1 由機(jī)械特性，加之轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，使交流伺服由機(jī)械特性，加之轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，使交流伺服 電動(dòng)機(jī)可以克服電動(dòng)機(jī)可以克服“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”。 單相異步單相異步 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 交流伺服電交流伺服電 動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)(sm=1) ss 控制電機(jī)暫不講課件 T 與與伺服伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反，成為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反，成為，且轉(zhuǎn)子，且轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，所以電動(dòng)機(jī)能轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，所以電動(dòng)機(jī)能立即停轉(zhuǎn)立即停轉(zhuǎn)。 一旦控制電壓消失，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能立即停轉(zhuǎn)。若電一旦控制電壓消失，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能立即停轉(zhuǎn)。若電 動(dòng)機(jī)還繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，稱這種現(xiàn)象為動(dòng)機(jī)還繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，稱這種現(xiàn)象為“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”。 交流伺服電動(dòng)機(jī)可以克服交流伺服電

10、動(dòng)機(jī)可以克服“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”的原因解釋如下：的原因解釋如下： 由由交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線合成合成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩， 0.4UkN UkN 0.8 UkN 0.6UkN n 0T UkN n T 0 1 s a a 控制電機(jī)暫不講課件 ( (a) ) 幅值控制幅值控制 控制繞組電壓和勵(lì)磁繞組電壓之間的相位控制繞組電壓和勵(lì)磁繞組電壓之間的相位 差保持不變，改變加在控制繞組上電壓幅值的大??；差保持不變，改變加在控制繞組上電壓幅值的大??； ( (b) )相位控制相位控制 保持控制電壓的幅值不變，僅改變其相位；保持控制電壓的幅值不變，僅改變其相位； ( (c) ) 幅幅

11、- 相控制相控制 同時(shí)改變控制電壓的幅值和相位。同時(shí)改變控制電壓的幅值和相位。 在三種控制方法中，幅值控制和相位控制方法都需要在三種控制方法中，幅值控制和相位控制方法都需要 較復(fù)雜的裝置，而幅值較復(fù)雜的裝置，而幅值 - 相位控制方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，成相位控制方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，成 本較低，因而是最常用的一種控制方法。本較低，因而是最常用的一種控制方法。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓 Uk 可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的 大小和方向。在交流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，通常保持勵(lì)磁繞大小和方向。在交流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，通常保持勵(lì)磁繞 組所接電壓組所接電壓Uf 的大小和相位不變，只改變控

12、制繞組所加電的大小和相位不變，只改變控制繞組所加電 壓壓Uk的大小和相位，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的大小和相位，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 的控制。的控制。 主要有以下三種控制方法：主要有以下三種控制方法： 控制電機(jī)暫不講課件 位置位置 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 功率功率 放大器放大器 交流交流伺服伺服 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 機(jī)械機(jī)械 負(fù)載負(fù)載 位置指位置指 令裝置令裝置 位置反位置反 饋裝置饋裝置 位置隨動(dòng)位置隨動(dòng) 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 交流伺服系統(tǒng)常應(yīng)用于位置隨動(dòng)系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床的交流伺服系統(tǒng)常應(yīng)用于位置隨動(dòng)系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床的 定位控制及加工軌跡控制、火炮的瞄準(zhǔn)、雷達(dá)天線的跟蹤等。定位控制及加工

13、軌跡控制、火炮的瞄準(zhǔn)、雷達(dá)天線的跟蹤等。 位置指令裝置位置指令裝置 將希望的位移量轉(zhuǎn)換成給定電信號(hào)；將希望的位移量轉(zhuǎn)換成給定電信號(hào)； 位置反饋裝置位置反饋裝置 將機(jī)械負(fù)載的實(shí)際位置轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將機(jī)械負(fù)載的實(shí)際位置轉(zhuǎn)換成電信號(hào)； 比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié) 將位置信號(hào)與給定信號(hào)比較，得到偏差信號(hào)；將位置信號(hào)與給定信號(hào)比較，得到偏差信號(hào)； 位置調(diào)節(jié)器位置調(diào)節(jié)器 保證系統(tǒng)穩(wěn)定并具有滿意的動(dòng)態(tài)品質(zhì)；保證系統(tǒng)穩(wěn)定并具有滿意的動(dòng)態(tài)品質(zhì)； 功率放大器功率放大器 控制伺服電動(dòng)機(jī)，向消除偏差的方向旋轉(zhuǎn)?？刂扑欧妱?dòng)機(jī)，向消除偏差的方向旋轉(zhuǎn)。 位置隨動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)位置反饋系統(tǒng)：位置隨動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)位置反饋系統(tǒng)： 控制電機(jī)暫不

14、講課件 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可將輸入的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成直線位步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可將輸入的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成直線位 移或角位移，移或角位移，即每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)即每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè) 角度或前進(jìn)一步。顯然步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的位移與輸入脈沖的數(shù)角度或前進(jìn)一步。顯然步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的位移與輸入脈沖的數(shù) 目成正比，它的速度與脈沖頻率成正比。目成正比，它的速度與脈沖頻率成正比。 反應(yīng)式、永磁式、永磁反應(yīng)式；反應(yīng)式、永磁式、永磁反應(yīng)式； 單相、兩相、多相。單相、兩相、多相。 本節(jié)只介紹反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。本節(jié)只介紹反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。 速起動(dòng)和制動(dòng)的特點(diǎn)。被廣泛用于數(shù)控機(jī)床、繪

15、圖機(jī)和自速起動(dòng)和制動(dòng)的特點(diǎn)。被廣泛用于數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)和自 動(dòng)記錄儀表等場(chǎng)合。動(dòng)記錄儀表等場(chǎng)合。 可以通過改變輸入脈沖的頻率進(jìn)行調(diào)速，具有快可以通過改變輸入脈沖的頻率進(jìn)行調(diào)速，具有快 控制電機(jī)暫不講課件 1 3 24 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 A A C C B B 繞組繞組 定子定子 轉(zhuǎn)子：有四個(gè)齒轉(zhuǎn)子：有四個(gè)齒 (或多個(gè)齒或多個(gè)齒) 無磁性也無繞組無磁性也無繞組 三對(duì)磁極三對(duì)磁極 每對(duì)磁極上有一相繞組每對(duì)磁極上有一相繞組 磁極磁極 定子和轉(zhuǎn)子都由硅鋼片疊成。定子和轉(zhuǎn)子都由硅鋼片疊成。 定子磁極上繞組的數(shù)目定子磁極上繞組的數(shù)目 即是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)。即是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)。 工作時(shí)將脈沖信號(hào)電壓按工

16、作時(shí)將脈沖信號(hào)電壓按 一定的順序加到三相繞組一定的順序加到三相繞組A - A 、B - B 、C - C上。上。 控制電機(jī)暫不講課件 1 3 24 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 A A C C B B 繞組繞組 磁極磁極 三種運(yùn)行方式：三種運(yùn)行方式： t t t uAA uBB uCC 根據(jù)繞組根據(jù)繞組通電通電的的順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有以下有以下 A相相 B相相 C相相 通電順序：通電順序：A-B-C-A- 輸入繞組的脈沖信號(hào)電壓波形，通電三次為一個(gè)循環(huán)輸入繞組的脈沖信號(hào)電壓波形，通電三次為一個(gè)循環(huán)。 控制電機(jī)暫不講課件 1 3 24 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 A A C C B B 繞組繞組 磁

17、極磁極 三種運(yùn)行方式：三種運(yùn)行方式： t t t uAA uBB uCC 根據(jù)繞組根據(jù)繞組通電通電的的順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有以下有以下 輸入繞組的脈沖信號(hào)電壓波形，通電三次為一個(gè)循環(huán)輸入繞組的脈沖信號(hào)電壓波形，通電三次為一個(gè)循環(huán)。 通電順序：通電順序：AB-BC-CA-AB - 控制電機(jī)暫不講課件 1 3 24 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 A A C C B B 繞組繞組 磁極磁極 三種運(yùn)行方式：三種運(yùn)行方式： t t t uAA uBB uCC 根據(jù)繞組根據(jù)繞組通電通電的的順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有以下有以下 輸入繞組的脈沖信號(hào)電壓波形，通電六次為一個(gè)循環(huán)輸入繞組的脈沖信號(hào)電壓波

18、形，通電六次為一個(gè)循環(huán)。 通電順序：通電順序： A-AB-B-BC-C-CA-A- 控制電機(jī)暫不講課件 1 24 3 A C C B B A C C B B A A C C B B AA 1 24 3 1 24 3 定子繞組通電順序：定子繞組通電順序：A-B-C-A 轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置。轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置。 定子每個(gè)繞組通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過定子每個(gè)繞組通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過30 角。角。 定子繞組通電三次完成一個(gè)循環(huán)定子繞組通電三次完成一個(gè)循環(huán)。 控制電機(jī)暫不講課件 1 24 3 A C C B B A C C B B A A C C B B AA 1 24 3

19、1 24 3 定子繞組通電順序：定子繞組通電順序：A-C-B-A 定子繞組的通電順序相反，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也相反定子繞組的通電順序相反，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也相反。 定子繞組通電頻率的大小，決定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快慢定子繞組通電頻率的大小，決定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快慢。 控制電機(jī)暫不講課件 1 24 3 A C C B B A C C B B A A C C B B AA 1 24 3 1 24 3 定子繞組通電順序：定子繞組通電順序：AB-BC-CA-AB 轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置。轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置。 定子繞組每通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過定子繞組每通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過 30 角。角。 定子繞組每通電一次

20、，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過定子繞組每通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過 15 角。角。 定子繞組通電六次完成一個(gè)循環(huán)定子繞組通電六次完成一個(gè)循環(huán)。 控制電機(jī)暫不講課件 Z 齒數(shù)，齒數(shù)，N 拍數(shù)拍數(shù) 定子每輸入一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，定子每輸入一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角， 用用 表示，計(jì)算公式為表示，計(jì)算公式為 轉(zhuǎn)速單位轉(zhuǎn)速單位 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分（分（r/min） f 輸入脈沖的頻率（輸入脈沖的頻率（Hz） 控制電機(jī)暫不講課件 小步距角步進(jìn)電機(jī)是通過增加齒數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。定子每個(gè)極上小步距角步進(jìn)電機(jī)是通過增加齒數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。定子每個(gè)極上 也要相應(yīng)地開幾個(gè)齒，定轉(zhuǎn)子上齒距相同。也要相應(yīng)地開幾個(gè)齒，定轉(zhuǎn)子上齒距相

21、同。 A C A B CB 若若 Z = 40，三相三拍，三相三拍 N = 3，則有，則有 3 340 360360 NZ minr/500 340 10006060 NZ f n 若采用三相六拍若采用三相六拍 N = 6，則有，則有 5 . 1 640 360360 NZ minr/250 640 10006060 NZ f n 步距角步距角 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 步距角步距角 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 控制電機(jī)暫不講課件 環(huán)形環(huán)形 分配器分配器 功率功率 放大器放大器 步進(jìn)步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 負(fù)負(fù) 載載 輸入脈沖輸入脈沖 ： 決定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組通電順序和電機(jī)轉(zhuǎn)速。決定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組通電順序和電機(jī)轉(zhuǎn)速。 ： 分

22、配器輸出的脈沖信號(hào)必須經(jīng)過功率放大，才能作為分配器輸出的脈沖信號(hào)必須經(jīng)過功率放大，才能作為 勵(lì)磁電流送到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組。勵(lì)磁電流送到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組。 方向指令方向指令 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正常工作需要有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源，為電機(jī)提供步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正常工作需要有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源，為電機(jī)提供 一定頻率的脈沖信號(hào)，并按一定的通電順序提供足夠的功率。一定頻率的脈沖信號(hào)，并按一定的通電順序提供足夠的功率。 輸入脈沖決定轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，方向指令決定通電順序輸入脈沖決定轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，方向指令決定通電順序 (轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向)。 控制電機(jī)暫不講課件 （1）相數(shù)）相數(shù) 定子繞組的數(shù)目定子繞組的數(shù)目 （2）額定電壓額定電壓 通電時(shí)，每相定

23、子繞組上的直流電壓值通電時(shí)，每相定子繞組上的直流電壓值 （3）靜態(tài)電流靜態(tài)電流 靜態(tài)時(shí)供給電動(dòng)機(jī)定子每相繞組的最大電流靜態(tài)時(shí)供給電動(dòng)機(jī)定子每相繞組的最大電流 （4）最大靜轉(zhuǎn)矩）最大靜轉(zhuǎn)矩 一相繞組通電時(shí)轉(zhuǎn)矩的最大值一相繞組通電時(shí)轉(zhuǎn)矩的最大值 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tmax與負(fù)載轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2的關(guān)系為的關(guān)系為 5 . 03 . 0 2 max T T （5）分配方式分配方式 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電運(yùn)行方式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電運(yùn)行方式 （6）步距角步距角 每輸入一個(gè)脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度每輸入一個(gè)脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度 （7）步）步距距角誤差角誤差 空載時(shí)實(shí)際步距角與理論步矩角之差，空載時(shí)實(shí)際步距角與

24、理論步矩角之差， 是步進(jìn)電是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的重要精度指標(biāo)動(dòng)機(jī)的重要精度指標(biāo) 控制電機(jī)暫不講課件 （1）：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速直接受脈沖頻率的影步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速直接受脈沖頻率的影 響，不會(huì)受響，不會(huì)受電源波動(dòng)、負(fù)載變化及溫度變化等外部條電源波動(dòng)、負(fù)載變化及溫度變化等外部條 件的影響。件的影響。 （2）：在一定頻率范圍內(nèi)，能按要求起動(dòng)、：在一定頻率范圍內(nèi)，能按要求起動(dòng)、運(yùn)行、運(yùn)行、 反轉(zhuǎn)和停止，能在比較寬的范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率反轉(zhuǎn)和停止，能在比較寬的范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率 進(jìn)行調(diào)速。進(jìn)行調(diào)速。 （3）：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈后，累積誤差等于零。：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈后，累積誤差等于零。 （4）：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不用負(fù)反饋就能實(shí)

25、現(xiàn)高精度的角：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不用負(fù)反饋就能實(shí)現(xiàn)高精度的角 度和轉(zhuǎn)速控度和轉(zhuǎn)速控制，特別適用于開環(huán)控制系統(tǒng)，從而降低制，特別適用于開環(huán)控制系統(tǒng)，從而降低 了成本。但在定位精度要求很高時(shí)，也可用于閉環(huán)控了成本。但在定位精度要求很高時(shí)，也可用于閉環(huán)控 制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 控制電機(jī)暫不講課件 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為很多數(shù)控系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為很多數(shù)控系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件。 機(jī)床工作時(shí)，數(shù)控裝置按照運(yùn)行程序的數(shù)據(jù)和指令，機(jī)床工作時(shí)，數(shù)控裝置按照運(yùn)行程序的數(shù)據(jù)和指令， 經(jīng)過運(yùn)算發(fā)出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電源將脈沖信號(hào)放大，并以經(jīng)過運(yùn)算發(fā)出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電源將脈沖信號(hào)放大，并以 一定方式提供給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，從而

26、帶動(dòng)絲杠系統(tǒng)，使工作一定方式提供給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)絲杠系統(tǒng)，使工作 臺(tái)以一定的速度移動(dòng)，完成加工任務(wù)。臺(tái)以一定的速度移動(dòng)，完成加工任務(wù)。 數(shù)控?cái)?shù)控 裝置裝置 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 電源電源 步進(jìn)步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 工作臺(tái)工作臺(tái) 絲杠絲杠 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)示意圖數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)示意圖 控制電機(jī)暫不講課件 測(cè)量轉(zhuǎn)速：它把轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，測(cè)量轉(zhuǎn)速：它把轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出， 且輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)主要應(yīng)用于且輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)主要應(yīng)用于 速度和位置控制系統(tǒng)中。速度和位置控制系統(tǒng)中。 測(cè)速發(fā)電機(jī)有直流和交流兩大類：測(cè)速發(fā)電機(jī)有直流和交流兩大類： 輸出特性是線

27、性的；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要??；靈敏度要高。輸出特性是線性的；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要??；靈敏度要高。 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 交流測(cè)速發(fā)電機(jī)交流測(cè)速發(fā)電機(jī) 永磁式永磁式 電磁式電磁式 同步同步 異步異步 空心杯轉(zhuǎn)子交流空心杯轉(zhuǎn)子交流 異步測(cè)速發(fā)電機(jī)異步測(cè)速發(fā)電機(jī) 控制電機(jī)暫不講課件 空心杯轉(zhuǎn)子交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)與杯型轉(zhuǎn)子空心杯轉(zhuǎn)子交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)與杯型轉(zhuǎn)子 伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，由外定子、空心杯轉(zhuǎn)子和伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，由外定子、空心杯轉(zhuǎn)子和 內(nèi)定子三部分組成內(nèi)定子三部分組成 。 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組W1 輸出繞組輸出繞組 W2 + U1 + U2 W2 W1 Ir Er n r 1 測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī) n = 0 時(shí)